一北专、消息隊(duì)列概述
消息隊(duì)列中間件是分布式系統(tǒng)中重要的組件禀挫，主要解決應(yīng)用解耦，異步消息拓颓，流量削鋒等問(wèn)題语婴，實(shí)現(xiàn)高性能，高可用驶睦，可伸縮和最終一致性架構(gòu)砰左。目前使用較多的消息隊(duì)列有ActiveMQ，RabbitMQ场航，ZeroMQ缠导，Kafka，MetaMQ溉痢，RocketMQ

二僻造、消息隊(duì)列應(yīng)用場(chǎng)景
以下介紹消息隊(duì)列在實(shí)際應(yīng)用中常用的使用場(chǎng)景憋他。異步處理，應(yīng)用解耦髓削，流量削鋒和消息通訊四個(gè)場(chǎng)景竹挡。

2.1異步處理
場(chǎng)景說(shuō)明：用戶注冊(cè)后，需要發(fā)注冊(cè)郵件和注冊(cè)短信立膛。傳統(tǒng)的做法有兩種 1.串行的方式揪罕；2.并行方式
a、串行方式：將注冊(cè)信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)成功后宝泵，發(fā)送注冊(cè)郵件好啰，再發(fā)送注冊(cè)短信。以上三個(gè)任務(wù)全部完成后儿奶，返回給客戶端坎怪。

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b、并行方式：將注冊(cè)信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)成功后廓握，發(fā)送注冊(cè)郵件的同時(shí)搅窿，發(fā)送注冊(cè)短信。以上三個(gè)任務(wù)完成后隙券，返回給客戶端男应。與串行的差別是，并行的方式可以提高處理的時(shí)間

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假設(shè)三個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)每個(gè)使用50毫秒鐘娱仔，不考慮網(wǎng)絡(luò)等其他開(kāi)銷(xiāo)沐飘，則串行方式的時(shí)間是150毫秒，并行的時(shí)間可能是100毫秒牲迫。
因?yàn)镃PU在單位時(shí)間內(nèi)處理的請(qǐng)求數(shù)是一定的耐朴，假設(shè)CPU1秒內(nèi)吞吐量是100次。則串行方式1秒內(nèi)CPU可處理的請(qǐng)求量是7次（1000/150）盹憎。并行方式處理的請(qǐng)求量是10次（1000/100）
小結(jié)：如以上案例描述筛峭，傳統(tǒng)的方式系統(tǒng)的性能（并發(fā)量，吞吐量陪每，響應(yīng)時(shí)間）會(huì)有瓶頸影晓。如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？

引入消息隊(duì)列檩禾，將不是必須的業(yè)務(wù)邏輯挂签，異步處理。改造后的架構(gòu)如下：

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按照以上約定盼产，用戶的響應(yīng)時(shí)間相當(dāng)于是注冊(cè)信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間饵婆，也就是50毫秒。注冊(cè)郵件戏售，發(fā)送短信寫(xiě)入消息隊(duì)列后侨核，直接返回草穆，因此寫(xiě)入消息隊(duì)列的速度很快，基本可以忽略芹关，因此用戶的響應(yīng)時(shí)間可能是50毫秒续挟。因此架構(gòu)改變后紧卒，系統(tǒng)的吞吐量提高到每秒20 QPS侥衬。比串行提高了3倍，比并行提高了兩倍跑芳。

2.2應(yīng)用解耦
場(chǎng)景說(shuō)明：用戶下單后轴总，訂單系統(tǒng)需要通知庫(kù)存系統(tǒng)。傳統(tǒng)的做法是博个，訂單系統(tǒng)調(diào)用庫(kù)存系統(tǒng)的接口怀樟。如下圖：

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傳統(tǒng)模式的缺點(diǎn)：假如庫(kù)存系統(tǒng)無(wú)法訪問(wèn)，則訂單減庫(kù)存將失敗盆佣，從而導(dǎo)致訂單失敗往堡，訂單系統(tǒng)與庫(kù)存系統(tǒng)耦合

如何解決以上問(wèn)題呢？引入應(yīng)用消息隊(duì)列后的方案共耍，如下圖：

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訂單系統(tǒng)：用戶下單后虑灰，訂單系統(tǒng)完成持久化處理，將消息寫(xiě)入消息隊(duì)列痹兜，返回用戶訂單下單成功
庫(kù)存系統(tǒng)：訂閱下單的消息穆咐，采用拉/推的方式，獲取下單信息字旭，庫(kù)存系統(tǒng)根據(jù)下單信息对湃，進(jìn)行庫(kù)存操作
假如：在下單時(shí)庫(kù)存系統(tǒng)不能正常使用。也不影響正常下單遗淳，因?yàn)橄聠魏笈钠猓唵蜗到y(tǒng)寫(xiě)入消息隊(duì)列就不再關(guān)心其他的后續(xù)操作了。實(shí)現(xiàn)訂單系統(tǒng)與庫(kù)存系統(tǒng)的應(yīng)用解耦

2.3流量削鋒
流量削鋒也是消息隊(duì)列中的常用場(chǎng)景屈暗，一般在秒殺或團(tuán)搶活動(dòng)中使用廣泛斤儿。
應(yīng)用場(chǎng)景：秒殺活動(dòng)，一般會(huì)因?yàn)榱髁窟^(guò)大恐锦，導(dǎo)致流量暴增往果，應(yīng)用掛掉。為解決這個(gè)問(wèn)題一铅，一般需要在應(yīng)用前端加入消息隊(duì)列陕贮。
a、可以控制活動(dòng)的人數(shù)
b潘飘、可以緩解短時(shí)間內(nèi)高流量壓垮應(yīng)用

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用戶的請(qǐng)求肮之，服務(wù)器接收后掉缺，首先寫(xiě)入消息隊(duì)列。假如消息隊(duì)列長(zhǎng)度超過(guò)最大數(shù)量戈擒，則直接拋棄用戶請(qǐng)求或跳轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤頁(yè)面眶明。
秒殺業(yè)務(wù)根據(jù)消息隊(duì)列中的請(qǐng)求信息，再做后續(xù)處理

2.4日志處理
日志處理是指將消息隊(duì)列用在日志處理中筐高，比如Kafka的應(yīng)用搜囱，解決大量日志傳輸?shù)膯?wèn)題。架構(gòu)簡(jiǎn)化如下

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日志采集客戶端柑土，負(fù)責(zé)日志數(shù)據(jù)采集蜀肘，定時(shí)寫(xiě)受寫(xiě)入Kafka隊(duì)列
Kafka消息隊(duì)列，負(fù)責(zé)日志數(shù)據(jù)的接收稽屏，存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)
日志處理應(yīng)用：訂閱并消費(fèi)kafka隊(duì)列中的日志數(shù)據(jù)

2.5消息通訊
消息通訊是指扮宠，消息隊(duì)列一般都內(nèi)置了高效的通信機(jī)制，因此也可以用在純的消息通訊狐榔。比如實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)消息隊(duì)列坛增，或者聊天室等
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊：

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客戶端A和客戶端B使用同一隊(duì)列，進(jìn)行消息通訊薄腻。

聊天室通訊：

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客戶端A收捣，客戶端B，客戶端N訂閱同一主題被廓，進(jìn)行消息發(fā)布和接收坏晦。實(shí)現(xiàn)類(lèi)似聊天室效果。

以上實(shí)際是消息隊(duì)列的兩種消息模式嫁乘，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或發(fā)布訂閱模式昆婿。模型為示意圖，供參考蜓斧。

三仓蛆、消息中間件示例
3.1電商系統(tǒng)

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消息隊(duì)列采用高可用，可持久化的消息中間件挎春。比如Active MQ看疙，Rabbit MQ，Rocket Mq直奋。
（1）應(yīng)用將主干邏輯處理完成后能庆，寫(xiě)入消息隊(duì)列。消息發(fā)送是否成功可以開(kāi)啟消息的確認(rèn)模式脚线。（消息隊(duì)列返回消息接收成功狀態(tài)后搁胆，應(yīng)用再返回捐韩，這樣保障消息的完整性）
（2）擴(kuò)展流程（發(fā)短信她按，配送處理）訂閱隊(duì)列消息地沮。采用推或拉的方式獲取消息并處理镰禾。
（3）消息將應(yīng)用解耦的同時(shí)，帶來(lái)了數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題顾腊，可以采用最終一致性方式解決粤铭。比如主數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，擴(kuò)展應(yīng)用根據(jù)消息隊(duì)列杂靶，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)方式實(shí)現(xiàn)基于消息隊(duì)列的后續(xù)處理梆惯。

3.2日志收集系統(tǒng)

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分為Zookeeper注冊(cè)中心，日志收集客戶端伪煤，Kafka集群和Storm集群（OtherApp）四部分組成加袋。
Zookeeper注冊(cè)中心凛辣，提出負(fù)載均衡和地址查找服務(wù)
日志收集客戶端抱既，用于采集應(yīng)用系統(tǒng)的日志，并將數(shù)據(jù)推送到kafka隊(duì)列
Kafka集群：接收扁誓，路由防泵，存儲(chǔ)，轉(zhuǎn)發(fā)等消息處理
Storm集群：與OtherApp處于同一級(jí)別蝗敢，采用拉的方式消費(fèi)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)

四捷泞、JMS消息服務(wù)
講消息隊(duì)列就不得不提JMS 。JMS（JAVA Message Service寿谴，java消息服務(wù)）API是一個(gè)消息服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范锁右，允許應(yīng)用程序組件基于JavaEE平臺(tái)創(chuàng)建、發(fā)送讶泰、接收和讀取消息咏瑟。它使分布式通信耦合度更低，消息服務(wù)更加可靠以及異步性痪署。
在EJB架構(gòu)中码泞，有消息bean可以無(wú)縫的與JM消息服務(wù)集成。在J2EE架構(gòu)模式中狼犯，有消息服務(wù)者模式余寥，用于實(shí)現(xiàn)消息與應(yīng)用直接的解耦。

4.1消息模型
在JMS標(biāo)準(zhǔn)中悯森，有兩種消息模型P2P（Point to Point）,Publish/Subscribe(Pub/Sub)宋舷。

4.1.1 P2P模式

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P2P模式包含三個(gè)角色：消息隊(duì)列（Queue），發(fā)送者(Sender)瓢姻，接收者(Receiver)祝蝠。每個(gè)消息都被發(fā)送到一個(gè)特定的隊(duì)列，接收者從隊(duì)列中獲取消息。隊(duì)列保留著消息续膳，直到他們被消費(fèi)或超時(shí)改艇。

P2P的特點(diǎn)
每個(gè)消息只有一個(gè)消費(fèi)者（Consumer）(即一旦被消費(fèi)，消息就不再在消息隊(duì)列中)
發(fā)送者和接收者之間在時(shí)間上沒(méi)有依賴性坟岔，也就是說(shuō)當(dāng)發(fā)送者發(fā)送了消息之后谒兄，不管接收者有沒(méi)有正在運(yùn)行，它不會(huì)影響到消息被發(fā)送到隊(duì)列
接收者在成功接收消息之后需向隊(duì)列應(yīng)答成功
如果希望發(fā)送的每個(gè)消息都會(huì)被成功處理的話社付，那么需要P2P模式承疲。

4.1.2 Pub/Sub模式

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包含三個(gè)角色主題（Topic），發(fā)布者（Publisher）鸥咖，訂閱者（Subscriber） 多個(gè)發(fā)布者將消息發(fā)送到Topic燕鸽，系統(tǒng)將這些消息傳遞給多個(gè)訂閱者。

Pub/Sub的特點(diǎn)
每個(gè)消息可以有多個(gè)消費(fèi)者
發(fā)布者和訂閱者之間有時(shí)間上的依賴性啼辣。針對(duì)某個(gè)主題（Topic）的訂閱者啊研，它必須創(chuàng)建一個(gè)訂閱者之后，才能消費(fèi)發(fā)布者的消息
為了消費(fèi)消息鸥拧，訂閱者必須保持運(yùn)行的狀態(tài)
為了緩和這樣嚴(yán)格的時(shí)間相關(guān)性党远，JMS允許訂閱者創(chuàng)建一個(gè)可持久化的訂閱。這樣富弦，即使訂閱者沒(méi)有被激活（運(yùn)行）沟娱，它也能接收到發(fā)布者的消息。
如果希望發(fā)送的消息可以不被做任何處理腕柜、或者只被一個(gè)消息者處理济似、或者可以被多個(gè)消費(fèi)者處理的話，那么可以采用Pub/Sub模型盏缤。

4.2消息消費(fèi)
在JMS中砰蠢，消息的產(chǎn)生和消費(fèi)都是異步的。對(duì)于消費(fèi)來(lái)說(shuō)蛾找，JMS的消息者可以通過(guò)兩種方式來(lái)消費(fèi)消息娩脾。
（1）同步
訂閱者或接收者通過(guò)receive方法來(lái)接收消息，receive方法在接收到消息之前（或超時(shí)之前）將一直阻塞打毛；

（2）異步
訂閱者或接收者可以注冊(cè)為一個(gè)消息監(jiān)聽(tīng)器柿赊。當(dāng)消息到達(dá)之后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用監(jiān)聽(tīng)器的onMessage方法幻枉。

JNDI：Java命名和目錄接口,是一種標(biāo)準(zhǔn)的Java命名系統(tǒng)接口碰声。可以在網(wǎng)絡(luò)上查找和訪問(wèn)服務(wù)熬甫。通過(guò)指定一個(gè)資源名稱胰挑，該名稱對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫(kù)或命名服務(wù)中的一個(gè)記錄，同時(shí)返回資源連接建立所必須的信息。
JNDI在JMS中起到查找和訪問(wèn)發(fā)送目標(biāo)或消息來(lái)源的作用瞻颂。

五豺谈、常用消息隊(duì)列

一般商用的容器，比如WebLogic贡这，JBoss茬末，都支持JMS標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)上很方便盖矫。但免費(fèi)的比如Tomcat丽惭，Jetty等則需要使用第三方的消息中間件。本部分內(nèi)容介紹常用的消息中間件（Active MQ,Rabbit MQ辈双，Zero MQ,Kafka）以及他們的特點(diǎn)责掏。

5.1 ActiveMQ
ActiveMQ 是Apache出品，最流行的湃望，能力強(qiáng)勁的開(kāi)源消息總線换衬。ActiveMQ 是一個(gè)完全支持JMS1.1和J2EE 1.4規(guī)范的 JMS Provider實(shí)現(xiàn)，盡管JMS規(guī)范出臺(tái)已經(jīng)是很久的事情了喜爷，但是JMS在當(dāng)今的J2EE應(yīng)用中間仍然扮演著特殊的地位冗疮。

ActiveMQ特性如下：
⒈ 多種語(yǔ)言和協(xié)議編寫(xiě)客戶端萄唇。語(yǔ)言: Java,C,C++,C#,Ruby,Perl,Python,PHP檩帐。應(yīng)用協(xié)議： OpenWire,Stomp REST,WS Notification,XMPP,AMQP
⒉ 完全支持JMS1.1和J2EE 1.4規(guī)范 （持久化，XA消息另萤，事務(wù))
⒊ 對(duì)Spring的支持湃密，ActiveMQ可以很容易內(nèi)嵌到使用Spring的系統(tǒng)里面去，而且也支持Spring2.0的特性
⒋ 通過(guò)了常見(jiàn)J2EE服務(wù)器（如 Geronimo,JBoss 4,GlassFish,WebLogic)的測(cè)試四敞，其中通過(guò)JCA 1.5 resource adaptors的配置泛源，可以讓ActiveMQ可以自動(dòng)的部署到任何兼容J2EE 1.4 商業(yè)服務(wù)器上
⒌ 支持多種傳送協(xié)議：in-VM,TCP,SSL,NIO,UDP,JGroups,JXTA
⒍ 支持通過(guò)JDBC和journal提供高速的消息持久化
⒎ 從設(shè)計(jì)上保證了高性能的集群，客戶端-服務(wù)器忿危，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)
⒏ 支持Ajax
⒐ 支持與Axis的整合
⒑ 可以很容易得調(diào)用內(nèi)嵌JMS provider达箍，進(jìn)行測(cè)試

5.2 Kafka
Kafka是一種高吞吐量的分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)，它可以處理消費(fèi)者規(guī)模的網(wǎng)站中的所有動(dòng)作流數(shù)據(jù)铺厨。 這種動(dòng)作（網(wǎng)頁(yè)瀏覽缎玫，搜索和其他用戶的行動(dòng)）是在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)上的許多社會(huì)功能的一個(gè)關(guān)鍵因素。 這些數(shù)據(jù)通常是由于吞吐量的要求而通過(guò)處理日志和日志聚合來(lái)解決解滓。 對(duì)于像Hadoop的一樣的日志數(shù)據(jù)和離線分析系統(tǒng)赃磨，但又要求實(shí)時(shí)處理的限制，這是一個(gè)可行的解決方案洼裤。Kafka的目的是通過(guò)Hadoop的并行加載機(jī)制來(lái)統(tǒng)一線上和離線的消息處理邻辉，也是為了通過(guò)集群機(jī)來(lái)提供實(shí)時(shí)的消費(fèi)。

Kafka是一種高吞吐量的分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)，有如下特性：
通過(guò)O(1)的磁盤(pán)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供消息的持久化值骇，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于即使數(shù)以TB的消息存儲(chǔ)也能夠保持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性能莹菱。（文件追加的方式寫(xiě)入數(shù)據(jù)，過(guò)期的數(shù)據(jù)定期刪除）
高吞吐量：即使是非常普通的硬件Kafka也可以支持每秒數(shù)百萬(wàn)的消息
支持通過(guò)Kafka服務(wù)器和消費(fèi)機(jī)集群來(lái)分區(qū)消息
支持Hadoop并行數(shù)據(jù)加載
Kafka相關(guān)概念
Broker
Kafka集群包含一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器吱瘩，這種服務(wù)器被稱為broker[5]
Topic
每條發(fā)布到Kafka集群的消息都有一個(gè)類(lèi)別芒珠，這個(gè)類(lèi)別被稱為T(mén)opic。（物理上不同Topic的消息分開(kāi)存儲(chǔ)搅裙，邏輯上一個(gè)Topic的消息雖然保存于一個(gè)或多個(gè)broker上但用戶只需指定消息的Topic即可生產(chǎn)或消費(fèi)數(shù)據(jù)而不必關(guān)心數(shù)據(jù)存于何處）
Partition
Parition是物理上的概念皱卓，每個(gè)Topic包含一個(gè)或多個(gè)Partition.
Producer
負(fù)責(zé)發(fā)布消息到Kafka broker
Consumer
消息消費(fèi)者，向Kafka broker讀取消息的客戶端部逮。
Consumer Group
每個(gè)Consumer屬于一個(gè)特定的Consumer Group（可為每個(gè)Consumer指定group name娜汁，若不指定group name則屬于默認(rèn)的group）。
一般應(yīng)用在大數(shù)據(jù)日志處理或?qū)?shí)時(shí)性（少量延遲）兄朋，可靠性（少量丟數(shù)據(jù)）要求稍低的場(chǎng)景使用掐禁。